Auge

Das Auge (lat.Oculus) ist das Sehorgan von Menschund Tier. Das Auge reagiert auf physikalischeReize der elektromagnetischen Strahlung, beim Menschen mit einer Wellenlängevon etwa 350 nmbis etwa 750 nm. Dabei setzt es die Reize in die Empfindung von Lichtund Farbeum.

Im tatsächlichen Leben ist der Lichtsinn für den Menschen von sehr großer Bedeutung. Er ist der Leitsinn, der uns eine sichere Orientierung ermöglicht. Wir verlieren diese Sicherheit sofort, wenn wir uns mit geschlossenen Augen bewegen.

Augen sind empfindliche Sinnesorgane. Umgeben von Nasenbein, Jochbeinund Stirnbeinliegen sie geschützt, eingebettet in ein Fettpolster, in den knöchernen Augenhöhlen des Schädels. Fliegt Staub oder etwas ähnliches in die Wimpern, so wird das Augenlid durch den Augenlidreflexgeschlossen und schützt vor Schmutzteilchen. Gelangt dennoch etwas hinein, so wird es mit der Tränenflüssigkeit hinausgeschwemmt.

Augen der Säugetiere

Das Sehorgan (Organon visus) der Säugetiere und damit auch des Menschen kann in drei Untereinheiten gegliedert werden:

1. den Augapfel, Bulbus oculi (lat.) oder Ophthalmos (griech.),
2. die Anhangsorgane des Auges (Tränenapparat, Augenmuskeln, Bindehautund Augenlider) und
3. die Sehbahn.

Augapfel der Säugetiere

Der Augapfel besteht wiederum aus drei konzentrischen Schichten:

• Äußere Augenhaut (Tunica externa bulbi), mit
  • Cornea(Hornhaut)
  • Sclera(Lederhaut; das Weiße des Auges)
• Mittlere Augenhaut (Tunica media bulbi oder Uvea), mit
  • Iris(Regenbogenhaut)
  • Chorioideaoder Choroidea (Aderhaut)
  • Corpus ciliare(Ciliar- oder Strahlenkörper)
• Innere Augenhaut (Tunica interna bulbi) oder Retina (Netzhaut) mit
  • Blinder Fleck, Gelber Fleck(Macula), Fovea centralis, Pars ceca

sowie einigen inneren Strukturen wie

• Linse
• Corpus vitreum(Glaskörper)
• vordere Augenkammer
• hintere Augenkammer

Die Wand des Augapfels besteht aus drei übereinander liegenden Häuten.

Die äußere Augenhaut (Tunica externa bulbi, auch Tunica fibrosa bulbi) wird in zwei Abschnitte untergliedert. Die weiße Lederhaut (Sclera) liegt im hinteren Augapfelbereich. An ihr setzen die äußeren Augenmuskeln an, die das Auge in der Augenhöhle bewegen. Dort wo das Licht ins Auge eintritt, befindet sich die durchsichtige Hornhaut (Cornea). Sie wird ständig mit Tränenflüssigkeitbefeuchtet.

Die 2. Schicht, die mittlere Augenhaut (Tunica media bulbi oder Uvea), besteht aus drei Abschnitten. Die Aderhaut ist reich an Blutgefäßenund versorgt die anliegenden Schichten mit Nährstoffen und Sauerstoffund besitzt eine Pigmentschicht. Nach vorn geht die Aderhaut in den Ziliarkörper (auch Strahlenkörper, Corpus ciliare) über, der der Aufhängung der Augenlinse und deren Akkomodationdient. Der vorderste Abschnitt der mittleren Augenhaut ist die Regenbogenhaut (Iris). Sie bildet die Pupilleund reguliert den Lichteinfall (Adaptation).

Die innere Augenhaut (auch Netzhaut, Tunica interna bulbi oder Retina) enthält die Lichtsinneszellen (Photorezeptoren). Im Bereich des Austritts des Sehnervensbefinden sich keine Lichtsinneszellen. Diese Stelle nennt man blinden Fleck. Die Stelle des schärfsten Sehens ist der gelbe Fleck.

Der Innenraum des Augapfels besteht aus dem Glaskörper(Corpus vitreum), der Linse(Lens) und den beiden Augenkammern(Camera anterior und posterior bulbi).

Funktionsmechanismus der Bilderzeugung

Ins Innere gelangt das Licht durch die Hornhaut und die Pupille. Sie ist die kreisförmige Öffnung der farbigen Regenbogenhaut, der Iris. Durch die Muskelfasern in der Iris kann die Pupille vergrößert und verkleinert werden. Dieser Vorgang, der das Auge an die Umgebung anpasst, heißt Adaption. Hinter der Iris ist die elastische Augenlinse an Bändern aufgehängt. Die Linsenbänder verlaufen zum ringförmigen Ziliarmuskel. Das Augeninnere ist von dem gallertartigen Glaskörper erfüllt. Er verleiht dem Auge die feste und runde Form, die auch Augapfelgenannt wird.

Beim Menschen liegt der durch das Auge wahrnehmbare Bereich des elektromagnetischen Spektrumsim Wellenlängenbereichvon etwa 380 nm bis 760 nm, das sogenannte Lichtspektrum. Dagegen sehen beispielsweise Bienenauch kurzwelligeres Licht, das sogenannte ultraviolette UV-Licht, während sie dafür auf der anderen Seite kein rotes Licht wahrnehmen können. Der Sehraum im Auge der Säugetiere ist für farbiges Sehen (farbiges Licht) sehr viel kleiner als der für Hell und Dunkel (weißes Licht). Somit liegt der Farbsehraum auch innerhalb des Weißlichtsehraumes.

Im 19. Jahrhundert erklärte man die Funktion des Auges analog des Fotoapparates so: Reflektiertes Licht (aktiv) fällt in das Auge (passiv), die Abbildung der Welt auf der Netzhautwird schließlich ins Gehirn weitergeleitet. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhundert wurde mit Hilfe technischer Geräte zur Messung der Augenbewegungen diese Idee widerlegt.

Zwar ist die ganze Retina(Netzhaut) mit Sinneszellen bedeckt, das Scharfsehen konzentriert sich jedoch auf nur 0,02 Prozent der Retinafläche, der sogenannte gelbe Fleck. Dies entspricht etwa 2 Grad unseres rund 200 Grad umfassenden horizontalen Blickfeldes. Wir sehen also eigentlich nur den Ausschnitt scharf, den unsere beiden Augen mit ihren Sehachsen fixieren. Beim Betrachten eines Gegenstandes kommt das ruhende und scharfe Bild dadurch zustande, dass die Augenmuskeln, uns meist unbewusst, nacheinander verschiedene Ausschnitte des Objektes vor den gelben Fleck rücken. Das Auge ruht also beim Betrachten nie, es ist immer in kleinster Bewegung begriffen. Ein Punkt wird für Sekundenbruchteile fixiert, dann springen die Muskeln mit einer ruckartigen Bewegung (Saccade) zu einem nächsten Punkt. Aus diesem Abtasten wird schließlich das deutliche Gesamtbild generiert. Bei ruhiger Betrachtung dauern die einzelnen Fixationen 0,2 bis 0,6 Sekunden, sodass in einer Sekunde 2 bis 5 Saccaden stattfinden, bei schnellerem Blicken werden die Saccaden häufiger und die Fixationszeiten kürzer.

Die Wahl der Fixationspunkte und das Muster der Saccadenist in hohem Maße individuell und steht im Zusammenhang mit den Gewohnheiten und dem Interesse des Betrachters oder der Aufgabenstellung an ihn. Man spricht heute vom Intentionalen Sehen, einem aktiven Vorgang zur Welt hin.

Erkrankungen des Auges

Mit den Erkrankungen des Augesbeschäftigt sich die Ophthalmologie (Augenheilkunde).

Auge der anderen Tiere

Obwohl sich die Augen von Wirbeltierenund Weichtieren im Aufbau stark ähneln, haben sie sich unabhängig voneinander entwickelt. Dies wird bei der Bildung des Auges beim Embryosichtbar: Während sich das Auge bei Wirbeltieren durch eine Ausstülpung der Zellen entwickelt, die später das Gehirn bilden, entsteht das Auge der Weichtiere durch eine Einstülpung der äußeren Zellschicht, die später die Haut bilden. Es gibt Schätzungen, dass Augen der verschiedensten Bauweisen im Laufe der Evolutionetwa 40 Mal neu entwickelt wurden. Die ersten Augen gab es bereits vor 505 Mio. Jahren im Erdzeitalter Ordovizium(z. B. beim Nautilus).

Die einfachsten ?Augen? sind lichtempfindliche Sinneszellen auf der Außenhaut, die als passive optische Systeme funktionieren. Sie können nur erkennen, ob die Umgebung hell oder dunkel ist. Man spricht hier von Hautlichtsinn. Insektenund andere Gliederfüßerhaben Augen, die aus vielen einzelnen Augen zusammengesetzt sind. Diese Facettenaugenliefern ein rasterartiges Bild (nicht mehrfache Bilder, wie man vermuten könnte).

Neben den beschriebenen Augentypen mit lichtbrechenden Linsen findet man in der Natur gelegentlich auch Spiegelaugen. In den Augen der Kammmuschel(Pecten) wird das Bild durch Hohlspiegelerzeugt, die hinter der Netzhaut angeordnet sind. Die direkt vor der Netzhaut liegende Linse dient der optischen Korrektur des stark verzerrten Spiegelbildes. Die Spiegel sind nach dem Prinzip von reflektierenden Glasplatten gebaut, mehr als 30 Schichten aus feinsten Guanin-Kristallen liegen dicht gestapelt, jede Schicht in eine Doppelmembraneingeschlossen. Auch andere Tiere haben Spiegelaugen, unter anderem der Tiefseekrebs Gigantocypris, Hummerund Langusten. Diese Form hat sich offenbar dort durchgesetzt, wo es weniger auf die Bildqualität und mehr auf die Lichtausbeute ankommt.

Siehe auch

• Optik, Optische Täuschung

Weblinks

• Das Auge - Interaktive Grafik, die die Veränderung des Abbildes auf der Netzhaut bei Bewegung zeigt
• Kleines Augenlexikon - unter anderem mit Flash-Animationen
• Das menschliche Auge
• Historische Bilder vom Auge
• Die Physik von Licht und Farbe - Menschliches Sehen und Farbaufnahme
• Wo Darwin noch erschauderte - Ursprung des menschlichen Auges
• Informationen und Arbeitsblätter zur Photorezeption - pdfcs:Oko

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